Система ИИ на основе глубокого обучения помогает оценивать и прогнозировать Индонезийский поток

Ученые из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS) и Нанкинского университета информации, науки и технологий успешно создали систему оценки и прогноза Индонезийского потока (ITF), используя метод глубокого обучения, и реализовали достоверный прогноз его переноса.

Индонезийские моря — единственный океанический канал, соединяющий тропические бассейны, а ITF является ключевым океанодинамическим фактором обмена между бассейнами Индийского и Тихого океанов. Он осуществляет значительный перенос вещества и энергии, играя важную роль в балансе Индо-Тихоокеанского региона и в региональных и глобальных изменениях климата. Однако прогноз ITF в основном опирается на системы численного моделирования, которые часто имеют значительные смещения и большую неопределенность.

Исследователи под руководством профессора Ху Шидзяня предложили идею объединения спутниковых наблюдений с методами искусственного интеллекта для создания системы оценки и прогноза ITF. В качестве основного драйвера потока использовался градиент давления между Индийским и Тихим океанами, выраженный через разность высот морской поверхности.

Сверточная нейронная сеть (CNN) была обучена на массиве данных моделей CMIP6 и наборах данных SODA, что позволило реконструировать временной ряд переноса ITF. Результаты обучения показали, что система воспроизводит около 90% общей дисперсии переноса, что свидетельствует о её эффективности.

Далее система была применена к спутниковым данным за 1993–2021 годы для построения временного ряда ITF, который хорошо согласуется с авторитетными полевыми наблюдениями. Эксперименты по прогнозированию показали, что система может давать достоверный прогноз с опережением в семь месяцев.

«Система ИИ для оценки и прогноза ITF предоставляет важный инструмент для исследований океанической циркуляции и изменения климата в Индо-Тихоокеанском регионе, что может в некоторой степени снизить нагрузку на полевые океанографические наблюдения», — отметил профессор Ху. Исследование было опубликовано в журнале Frontiers in Marine Science 16 января.